基于数字样机的直升机数字化设计技术研究与应用

本文提出了数字样机的数字化设计框架,阐述了基于数字样机的数字化设计的具体内容.基于数字样机的直升机数字化设计技术成功应用于直升机型号研制,取得了明显效益,对我国直升机创新设计能力提升起到了促进作用.     

基于上下文区域的飞机数字样机审查方法

为了提高数字样机审查的效率和质量,改善传统的审查方式,提出一种基于上下文区域的飞机数字样机审查方法,确保审查过程的规范性、可追溯性,同时缩短了审查周期并提高了设计质量,实现了飞机数字样机的数字化协调审查。     

科技成果

由中国直升机设计研究所和昌河飞机工业(集团)公司承担的国防基础科研项目“直升机设计并行工程技术研究”,通过4年多的努力,于10月19日通过国防科工委组织的专家验收。这标志着中国直升机设计研究所和昌河集团公司的信息化达到国内领先水平,形成了应用于直升机设计和制造的先进的数字化应用平台。“直升机设计并行工程技术研究”项目构建了并行工程的技术支持平台与应用环境,建立了以数字样机为核心的直升机协同设计系统,创建了先进的直升机产品研制组织管理模式、过程控制模式和设计工作模式,打通了中国直升机设计研究所和昌河集团公司的…     

协调用民用飞机数字样机完整性初步研究

数字样机技术已在民用飞机研制过程中起到越来越重要的作用,数字样机完整性是协调用数字样机的主要属性之一,用于描述数字样机设计结果的完备程度。在数字样机研制过程中,数字样机的完整性确保了开展基于数字样机的协调、检查与验证工作的有效性;同时完整性对于减少后续设计更改也有着重要意义。在建模规则、协调流程、管理制度等方面提炼与总结了提升数字样机完整性的几个关键因素及实施方法,对于协调用民用飞机数字样机的研制有一定的指导价值。     

区域安全性分析在飞机总装过程中的应用探索

区域安全性分析(ZSA)是指为降低飞机机载系统在整机装配、维护等物理性集成时引起的飞机系统、飞机整机工作过程中的功能性风险,而在传统飞机物理样机阶段提前开展的结构与系统、系统与系统间协调性、技术符合性的分析检查工作.随着数字化设计模式的引入,部分区域安全性分析也尝试在设计阶段基于设计数字样机开展.在民用飞机设计领域,国...     

直升机主桨轴颈损伤容限分析研究

对直升机主桨轴颈进行了损伤容限分析,通过对桨叶连接耳片、阻尼器连接耳片和轴颈本体过渡段的损伤容限计算,给出了相应部位的裂纹扩展寿命、检查周期、检查手段和区域。进行损伤容限分析,给出检查周期,建立相应的检查手段,明确检查区域,可弥补安全寿命的不足,提高直升机的飞行安全性。     

直升机工程设计信息集成系统的构建

本文根据作者近年来在直升机工程设计系统的应用开发与管理经验,阐述了工程设计信息集成系统中应着重解决的技术方案和技术关键.并以此为基础,介绍了面向数字样机设计的综合信息集成系统的构建方法,及其在直升机并行设计中应用的经验.     

飞机设计中的数字样机技术

从CAX工具的单点应用发展到数字样机是数字化技术的飞跃.介绍了数字样机技术的产生和发展历程,对比分析了数字样机技术对飞机设计流程的影响,给出了飞机设计中几何样机和性能样机的概念及其用途.     

无人直升机自动航线飞行控制律设计与仿真

无人直升机具有悬停、小速度全向机动、大速度前飞等飞行能力,其飞行包线范围大,对飞行控制律设计的要求很高。无人直升机在进行自动航线飞行时,不仅涉及的飞行模态多,而且需要满足复杂的飞行航线需求。根据无人直升机复杂的航线飞行特点,对其航线飞行过程进行区域划分,针对不同划分区域,采用工程上常用的PID控制方法和衰减软化技术,设计了高度控制器、纵向位置控制器、横向位置控制器、协调转弯控制器和控制器问的切换算法,并进行典型航线飞行的数字仿真。仿真结果显示,无人直升机飞行航迹与设定航线的重合性较好,模态切换稳定平滑,从而验证了无人直升机自动航线飞行控制律设计的正确性,为后续工程应用奠定基础。     

多无人机协同覆盖路径规划

多无人机协同覆盖路径规划(CPP)由于其并行性和容错能力,对于提高无人机完成侦察、监视、搜索等任务的效率具有重要意义。提出了一种基于无人机任务性能评价和任务区域划分的多无人机协同CPP算法。定量分析了无人机执行覆盖任务的能力,根据无人机及携带成像传感器的性能给出了计算无人机任务性能指数的数学公式;提出了一种基于任务性能和子区域宽度的任务区域划分算法,使无人机的总转弯次数达到最少。仿真结果表明,所提出的CPP算法能够规划出全局最优的多无人机协同覆盖路径。     

直升机气动布局参数对飞行性能的推荐域分析

直升机气动布局参数对直升机的飞行性能有着显著的影响,使用多目标粒子群优化算法可以求解气动布局参数对飞行性能的推荐域,根据指标要求或者原准机型得到一组可以接受的飞行性能目标,求解直升机气动布局参数的推荐域,使得推荐域内气动布局参数组合的对应飞行性能不低于飞行性能目标,进而配合其它限制完成参数优化。根据这一方法对算例直升机的主旋翼轴、短翼和水平尾翼的气动布局参数进行分析,给出其对飞行性能的推荐域解集,表明该方法的有效性,并总结这些气动布局参数推荐域边界的主要规律。     

基于知识的直升机数字化设计研究

提出了基于知识的直升机数字化设计框架和基于特征的参数化关联设计方法,并以某直升机零件设计为例,定义了相应的工程设计和校验规则,形成了简单的设计知识库,提高了直升机型号的设计效率。     

直升机发动机数字控制系统仿真分析

通过研究构建了某型直升机装某型发动机控制系统设计方案,建立直升机发动机数字控制系统仿真模型,应用MATLAB6·0进行发动机控制系统仿真计算和动态分析,通过直升机/发动机地面联合试验验证发动机控制系统仿真分析结果,建立一套直升机发动机数字控制系统仿真分析方法。     

民用飞机数字样机建模与仿真技术初步研究

自20世纪90年代以来,民用飞机的研制手段有了质的提升,基于数字样机的产品开发模式成为了主流,数字样机建模与仿真技术对于民用飞机研制的支撑作用开始显现。同时,基于飞机研制的需求,数字样机建模与仿真技术也取得了显著的进步,在飞机上的应用也得到不断的延伸与拓展。讨论并梳理了数字样机的建模与仿真在飞机研制过程的设计流程与关键技术,对民机数字样机的研制有一定的参考价值。     

直升机飞行动力学数学模型研究特点分析

根据国内外直长机数学模型研究情况,从飞行动力学角分析直升机数学模型的特点。重点讨论了不同研究目的直或机飞行动力学模型的区别,即分别对以非实时数值仿真,实时数值仿真和控制律设计为目的的直升机模型进行分析,阐述其在模型的运动方程数学形式,子模型的复杂性和选取,模型精度以及模型的应用范围等方面的特点,并简要介绍了目前用于直升机飞行动力学特性研究的综合分析软件系统和试验相关性研究。     

入流特性对直升机飞行数值仿真的影响

针对常规单旋翼带尾桨直升机，讨论不同特性的入流模型在直升机数值仿真中的作用。以Ｐｉｔｔ／Ｐｅｔｅｒｓ的动力入流模型为基础，重点分析均匀与非均匀静态入流和动力入流模型对直升机配平以及驾驶员操纵输入动态响应数值精度的影响程度，可为不同目的飞行数值仿真中入流模型的选取提供参考。     

考虑遮蔽区影响的旋翼三维水滴撞击特性计算新方法

针对直升机旋翼三维黏性流场特有的复杂环境,建立了一种基于欧拉法的旋翼三维水滴撞击特性计算的新方法。首先,在旋翼桨叶嵌套网格的基础上,发展了一套用于预测旋翼绕流流场的计算流体力学(CFD)模拟方法。然后,为克服传统直升机旋翼二维水滴撞击特性计算方法的不足,充分考虑旋翼流场的三维效应,在嵌套网格中基于欧拉法求解旋翼三维水滴撞击流场。其中,为解决尾流等区域的密度脉冲现象所引起的稳定性和收敛性问题,提出并建立了遮蔽区扩散模型。该模型通过判断遮蔽区变量,在计算域中动态生成遮蔽区域,并随迭代步数逐渐扩散。最后,通过与NACA0012翼型及国外UH-1H桨叶的试验和计算结果的对比,验证了旋翼三维水滴撞击特性计算新方法的可靠性,并进行了温度和水滴当量直径(MVD)对旋翼三维水滴撞击特性的影响分析。结果表明:遮蔽区扩散模型的加入,使二维情况的计算时间减少了22%,并增加了三维情况的计算稳定性,显著提高了旋翼三维水滴撞击特性的计算效率;沿着旋翼桨叶展向位置增大的方向,旋翼桨叶剖面水滴撞击范围有所增大,最大水滴局部收集系数呈先增加后减少再增加的变化趋势,其变化幅度接近50%;旋翼桨叶表面的水滴撞击区域和水滴局部收集系数随水滴当量直径的增加而增加。     

直升机用轴流风机内部流动分析

通过理论分析、数值仿真与试验比较相结合的方法,对某型直升机用轴流风机不同工况下的内部流动进行了分析.结果表明,叶轮内部相对速度分布的理论假设适用于额定工况,但不适用于小流量工况.当直升机高空飞行时,风机工作流量低于额定工况,叶顶处容易出现回流,二次流损失加剧;同时飞行高度增加还易导致边界层分离、射流-尾迹区域扩大,从而使风机效率进一步降低;低能流体的集中,促使叶轮失速往往首先从叶顶处出现.在设计直升机滑油系统用轴流风机时,应注意对其变工况性能进行研究,对影响变工况下叶轮内部流动损失的主要气动参数进行优化设计,以提高系统高空工作的稳定性.      

基于ENOVIA LCA的直升机产品数据信息模型的研究

阐述了为满足直升机数字化研制的需要,解决ENOVIA LCA系统不能很好地满足直升机产品模型业务对象的问题,根据实际业务需求,基于ENOVIA LCA的直升机产品数据对象模型,扩展了相关属性,实现了业务对象的定制,为型号研制提供了一个产品数据与技术状态管理的环境。     

舰载直升机反潜区域探讨

研究舰载直升机反潜区域是为了能及时、准确、有效地搜索和攻击敌潜艇。从有利于舰载直升机反潜作战使用的角度出发,在分析潜艇鱼雷攻击圆的基础上,指出在水面舰艇前方存在一个潜艇鱼雷攻击可攻区域,并结合舰载直升机的反潜作战特点,最终得出舰载直升机的主要反潜区域,为水面舰艇合理配置和使用舰载直升机反潜作战奠定了理论基础。